洋葱、生姜及葫芦巴提取物对体外瘤胃甲烷生成的调控作用

【摘要】：反刍动物瘤胃甲烷的生成,不仅造成了对饲料能量的浪费,还作为一种温室气体是大气环境温室效应问题的制造者之一。近年来,畜牧养殖的规模化发展,动物肠道甲烷的排放量逐年递增,已不容忽视。因此,无论从经济角度还是环境角度,减少人为甲烷的排放已刻不容缓,在此尤其是反刍动物瘤胃甲烷的排放。本文采用短期(24h)人工瘤胃发酵试验,通过单因素随机分组试验,研究分别添加洋葱、生姜和葫芦巴三种提取物对瘤胃发酵及甲烷产量的影响,并利用现代分子生物学方法RT-PCR、DGGE、16S/18S rDNA序列分析等观测了主要相关微生物原虫、细菌、真菌群体数量及区系结构的变化,初步探究植物提取物的作用机理。24h发酵结束后,结果如下:(1)分别添加三种提取物对瘤胃发酵参数的影响。结果发现,较对照组,添加洋葱提取物极显著降低总产气量(P0.01),葫芦巴提取物极显著升高总产气量(P0.01),而生姜提取物对总产气量没有显著影响。三种提取物的添加对发酵液pH值、挥发性脂肪酸总浓度及乙丙丁三种短链脂肪酸浓度均没有显著影响,但添加生姜提取物显著降低乙丙比(P0.05),其他两种提取物对乙丙比没有显著影响;三种提取物的添加均极显著降低发酵液氨氮浓度(P0.01),其中生姜提取物使其减少最多。而对底物消化的影响,三种提取物的添加均极显著降低发酵底物的干物质降解率(P0.01)。(2)对体外瘤胃CH4生成的影响。添加生姜和葫芦巴提取物极显著减少甲烷产量(P0.01),而洋葱提取物对甲烷产量没有显著影响。(3)微生物区系的研究结果显示,三种提取物的添加不同程度的对某些瘤胃细菌、真菌、原虫等瘤胃微生物的数量有显著的影响,表现为上调或下调某些微生物。而对瘤胃细菌和真菌区系变化的研究发现,体外发酵试验使二者的微生物多样性有下降趋势,而植物提取物的添加有缓解这一趋势的迹象。因此,本文研究结果表明,生姜和葫芦巴提取物在不显著改变瘤胃发酵内环境的同时可抑制瘤胃甲烷的生成,而这种影响是通过调控瘤胃复杂的微生物对有机物降解过程实现的,具有作为饲料添加剂抑制甲烷排放的潜力和前景。 【关键词】：瘤胃 发酵 CH4 植物提取物 瘤胃微生物
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S816
【目录】：

• 中文摘要8-9
• Abstract9-11
• 1 引言11-33
• 1.1 瘤胃内环境11-12
• 1.1.1 瘤胃内容物11
• 1.1.2 瘤胃温度11
• 1.1.3 瘤胃内气体11-12
• 1.1.4 瘤胃pH12
• 1.1.5 瘤胃的氨氮（NH3-N）浓度12
• 1.1.6 瘤胃微生物12
• 1.2 瘤胃微生物12-18
• 1.2.1 瘤胃细菌12-15
• 1.2.2 瘤胃产甲烷菌15
• 1.2.3 瘤胃原虫15-16
• 1.2.4 瘤胃真菌16
• 1.2.5 微生物间的相互关系16-17
• 1.2.6 瘤胃微生物的现代分子生物学研究方法17-18
• 1.3 瘤胃发酵与甲烷生成18-21
• 1.3.1 瘤胃的微生物发酵18-19
• 1.3.2 微生物间饲料主要营养物质代谢的交互19-20
• 1.3.3 瘤胃CH_4生成的微生物学机制20-21
• 1.4 瘤胃甲烷调控的研究进展21-28
• 1.4.1 动物干预措施22
• 1.4.2 日粮干预措施22-23
• 1.4.3 抑制瘤胃产甲烷菌23-26
• 1.4.4 替代性消耗氢途径26-27
• 1.4.5 接种益生菌27
• 1.4.6 瘤胃甲烷的氧化27-28
• 1.5 植物提取物对瘤胃甲烷的调控作用28-33
• 1.5.1 植物次生代谢物（PSM）的定义28-30
• 1.5.2 植物提取物对瘤胃发酵的一般作用30-33
• 1.6 本课题的研究内容33
• 1.6.1 本课题的目的及意义33
• 1.6.2 本课题研究内容33
• 2 材料方法33-38
• 2.1 洋葱、生姜、葫芦巴提取物处理对体外瘤胃发酵参数的影响33-34
• 2.1.1 试验动物与材料33
• 2.1.2 试验设计33
• 2.1.3 检测指标与方法33-34
• 2.1.4 数据统计与分析34
• 2.2 洋葱、生姜、葫芦巴提取物处理对瘤胃微生物群体数量的影响34-36
• 2.2.1 材料与方法34
• 2.2.2 试验设计34
• 2.2.3 检测指标与方法34-35
• 2.2.4 数据统计与分析35-36
• 2.3 洋葱、生姜、葫芦巴提取物对瘤胃细菌和真菌区系结构的影响36-38
• 2.3.1 材料与方法36
• 2.3.2 试验设计36
• 2.3.3 检测指标与方法36-37
• 2.3.4 数据统计与分析37-38
• 3 试验结果与分析38-43
• 3.1 对体外瘤胃发酵参数的影响38-39
• 3.2 对瘤胃微生物群体数量的影响39-40
• 3.2.1 对原虫和产甲烷菌的影响39-40
• 3.2.2 对瘤胃主要细菌的影响40
• 3.2.3 对瘤胃真菌的影响40
• 3.3 对瘤胃细菌和真菌区系结构的影响40-43
• 3.3.1 细菌和真菌相似性指数分析40-41
• 3.3.2 细菌和真菌DGGE图谱分析41-42
• 3.3.3 细菌和真菌 16S rDNA序列分析42-43
• 4 讨论43-47
• 4.1 对瘤胃发酵的影响43-44
• 4.2 对CH4产量和VFA浓度及比例的影响44-45
• 4.3 对瘤胃微生物群体及区系结构的影响45-47
• 4.3.1 对原虫和产甲烷菌的影响45
• 4.3.2 对瘤胃主要细菌的影响45-46
• 4.3.3 对瘤胃真菌的影响46-47
• 5 课题结论、创新点及展望47-48
• 5.1 课题结论47
• 5.2 创新之处47
• 5.3 研究展望47-48
• 附录48-49
• 参考文献49-60
• 致谢60

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